(57)【要約】【課題】  回転軸の疲れ強さを損なうことなく、また、軸受寿命低下等の性能の低下をまねくことなく、固定側軸受としての役目を果たすことにより、鉄道車両用電動機の回転軸や車軸等の軸圧入部の疲れ強度と軸受寿命とを改善することができる鉄道車両用転がり軸受装置を提供すること。【解決手段】  鉄道車両用転がり軸受装置１は、内輪１１、外輪１３、および内外輪１１，１３間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体１４、を有し、内輪１１に、段部４４を有する回転軸４１が内嵌されており、内輪１１の内嵌部が、回転軸４１の段部４４に対応し、且つ、転動体１４端面と内輪１１端面との間に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、および前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体、を有し、前記内輪の内嵌部に、段部を有する回転軸が内嵌された鉄道車両用転がり軸受装置であって、
前記内輪の内嵌部が、前記回転軸の段部に対応し且つ、前記転動体の端面と前記内輪の端面との間に配置されていることを特徴とする鉄道車両用転がり軸受装置。
【請求項２】
アキシアル荷重を負荷するため、前記転動体の端面に当接する鍔部材を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用転がり軸受装置。
【請求項３】
前記内輪、前記外輪、前記転動体、および前記鍔部材を有する軸受が、前記鍔部材が前記内輪の軸方向に分割して配された鍔付円筒ころ軸受であることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車両用転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両用転がり軸受装置の一例として、例えば、複列のころ軸受が軸受箱内に配され、そしてころ軸受の内輪に回転軸が内嵌されているものが一般的に知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
従来の鉄道車両用転がり軸受では、回転軸を、ラジアル方向とアキシアル方向とで支持する固定側軸受と、ラジアル方向のみで支持する自由側軸受と、することが多い。固定側軸受は、装置の特性や軸受寿命等を総合的に検討した上で決定されるが、一般的には、寿命の長い軸受に設定されることが多い。但し、装置の軽量化、軽小化、機能向上、等のために使用条件の厳しい軸受を固定側軸受とすることもある。
【０００４】
ところで、一般的な鉄道車両用転がり軸受装置では下記（Ａ）〜（Ｃ）記載の事項が要求される。
（Ａ）  回転軸と内輪圧入部端で発生するフレッチングにより、回転軸の疲れ強さを低下させてはならない。
（Ｂ）  回転軸の疲れ強さ向上のあまり、軸受寿命や機能低下並びに軸受損傷を起こしてはならない。
（Ｃ）  定期点検時の軸受点検や軸受交換が容易にでき且つ、軸受交換後の再使用時には装置としての機能回復が必要である。
【非特許文献１】日本精工株式会社発行  カタログ「転がり軸受」（ＣＡＴ．Ｎｏ．１１０１ｅ  第Ｂ３４０頁−第Ｂ３５１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉄道車両用転がり軸受装置には転がり軸受として例えば円筒ころ軸受を備えているものがある。この鉄道車両用転がり軸受装置が、車両用電動機に用いられる場合、自由側軸受を出力軸としてピニオンギアが取付けられる。その取付けの際、電動機のロータ軸（回転軸）の段部が、円筒ころ端面と内輪端面との間に配置される。しかし、出力側軸受を固定軸受として、つば輪付円筒ころ軸受を用いる場合、内輪とつば輪とが軸方向に分離する構造であるため、ロータ軸の段部を円筒ころ端面と内輪端面との間に配置しないとロータ軸の疲れ強さを著しく損なう可能性がある。そして、ピニオンギアの噛み合い力等により、ロータ軸端に荷重が負荷されると、ロータ軸に撓みが生ずる。すると、ロータ軸の回転中心からロータ軸の撓み中心側にあたる内輪圧入面内側でロータ軸が縮み、これに反して、内輪圧入面外側でロータ軸が伸びるため、内輪とロータ軸との圧入端では撓み量に相関した微小滑りが発生する。この状態でロータ軸が回転を続けると、ロータ軸の撓み中心内側と外側とが移動して回転数に相関した繰り返し滑りによって局部的な摩耗（フレッチング）が発生する。フレッチングはロータ軸の疲れ強さを著しく低下させる要因である。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸の疲れ強さを損なうことなく、また、軸受寿命低下等の性能の低下をまねくことなく、固定側軸受としての役目を果たすことにより、鉄道車両用電動機の回転軸や車軸等の軸圧入部の疲れ強度と軸受寿命とを改善することができる鉄道車両用転がり軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明に係る鉄道車両用転がり軸受装置は、下記（１），（２），（３）を特徴としている。
（１）  内輪、外輪、および前記内輪と前記外輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体、を有し、前記内輪の内嵌部に、段部を有する回転軸が内嵌された鉄道車両用転がり軸受装置であって、
前記内輪の内嵌部が、前記回転軸の段部に対応し且つ、前記転動体の端面と前記内輪の端面との間に配置されていること。
（２）  上記（１）の鉄道車両用転がり軸受装置において、アキシアル荷重を負荷するため、前記転動体の端面に当接する鍔部材を更に有すること。
（３）  上記（２）の鉄道車両用転がり軸受装置において、前記内輪、前記外輪、前記転動体、および前記鍔部材を有する軸受が、前記鍔部材が前記内輪の軸方向に分割して配された鍔付円筒ころ軸受であること。
【０００８】
上記（１）を特徴とする鉄道車両用転がり軸受装置によれば、内輪の内嵌部内に回転軸の段部が配されているとともに、転動体端面より外側に回転軸の段部が配されているので、回転軸の疲れ強さに有害なフレッチングの防止が図られることとなり、回転軸の疲れ強さを損なうことがない。また、転動体端面と内輪の内輪軌道面とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされるため、接触面圧の増加が避けられ、それによって、軸受寿命が縮められたり、早期剥離等が発生したりすることがなく、信頼性の向上を図ることができる。
【０００９】
また、上記（２）を特徴とする鉄道車両用転がり軸受装置によれば、転動体端面に当接する鍔部材の端面と、内輪の端面との間に、回転軸の段部が配されているので、回転軸の疲れ強さを損なうことがなく、転動体端面と内輪の内輪軌道面とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされることとなり、接触面圧の増加が避けられる。
【００１０】
また、上記（３）を特徴とする鉄道車両用転がり軸受装置によれば、軸受が鍔付円筒ころ軸受であって、鍔部材が内輪に軸方向に分割されているので、鍔部材の取り扱いが容易である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内輪の内嵌部内に回転軸の段部が配されているとともに、転動体端面より外側に回転軸の段部が配されているので、回転軸の疲れ強さに有害なフレッチングの防止が図られることとなり、回転軸の疲れ強さを損なうことがない。また、転動体端面と内輪の内輪軌道面とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされるため、接触面圧の増加が避けられ、それによって、軸受寿命が縮められたり、早期剥離等が発生したりすることがなく、信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、転動体端面に当接する鍔部材の端面と、内輪の端面との間に、回転軸の段部が配されているので、回転軸の疲れ強さを損なうことがなく、転動体端面と内輪の内輪軌道面とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされることとなり、接触面圧の増加が避けられる。
【００１３】
また、本発明によれば、軸受が鍔付円筒ころ軸受である場合、鍔部材が内輪に軸方向に分割されているので、鍔部材の取り扱いが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態である鉄道車両用転がり軸受装置の要部断面図、そして図２は図１に示す鉄道車両用転がり軸受装置における面圧分布を示す要部断面図である。
【００１６】
図１に示される本発明の一実施形態である鉄道車両用転がり軸受装置１は、軸受箱を構成するボックス４５と、ボックス４５の中央部に同心状に配置された回転軸４１と、ボックス４５と回転軸４１との間に組み込まれた一対の鍔付円筒ころ軸受１０，１０（図１および図２では一方の鍔付円筒ころ軸受１０のみが示されている。）と、を備えている。即ち、軸受１０，１０により、回転軸４１とボックス４５とが相対回転自在に支持されている。尚、ここでは、一方の鍔付円筒ころ軸受１０のみについて説明する。
【００１７】
鍔付円筒ころ軸受１０は、鍔部材１２が装着された内輪１１と、外輪１３と、内輪１１と外輪１３との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体である円筒ころ１４と、円筒ころ１４を転動自在に保持する保持器１５と、を備えている。
【００１８】
歯車４０は、その端面４２が鍔部材１２の外側端面１６に当接するように、回転軸４１の外周面上に配置されている。回転軸４１は、車両用電動機のロータ軸であり、その大径部４３の端面から長さＬ１だけ離れた位置に段部４４を有する。回転軸４１は、車両用車軸であってもよい。
【００１９】
内輪１１は、その外周面に軸方向に平行な内輪軌道面１７を有し、且つ当該内輪軌道面１７の正面側につば１８を有する。内輪軌道面１７の背面側には、軸受中心に向けてテーパ状にされたテーパ面１９が形成されている。内輪１１は、正面側端面２０が、回転軸４１の大径部４３に当接して嵌合されているため、正面側端面２０から背面側端面２１までが、回転軸４１の段部４４の大径部４３からの長さＬ１よりも僅かに大きい軸方向長さＬ２を有する。
【００２０】
鍔部材１２は、円環状に形成された本体２２の内輪側の外周部に、円環状の鍔部２３が突出形成されている。鍔部材１２は、本体２２の内側端面２４が内輪１１の背面側端面２１に当接されることにより、鍔部２３が、内輪１１のテーパ面１９の外周部に嵌合されて内輪１１における背面側のつばを形成する。鍔部材１２は、内輪１１に軸方向に分割されて用いられるため、取り扱いが容易である。尚、嵌合部は、鍔部材１２の内周面４６と回転軸４１の外周面４７であってもよい。
【００２１】
外輪１３は、その内周面に軸方向に平行な外輪軌道面２５を有し、且つ当該外輪軌道面２５の軸方向両端部につば２６，２７を有する。
【００２２】
円筒ころ１４は、内輪軌道面１７上および外輪軌道面２５上に相対回転自在に配されており、内輪１１のつば１８および鍔部材１２の鍔部２３と、外輪１３のつば２６，２７とにより、アキシアル方向に移動を規制される。円筒ころ１４は、鍔部材１２の鍔部２３と内輪１１のつば１８とにより囲まれた内輪軌道面１７に収容されているため、その端面２８が、回転軸４１の段部４４から、長さＬ３だけ内輪１１の回転軸４１との内嵌部側に配されている。
【００２３】
保持器１５は、もみ抜き保持器であり、挿入された円筒ころ１４を転動自在に保持するポケット２９を有する。ポケット２９は、保持器１５の周方向に一定の間隔で複数形成されており、円筒ころ１４を収容して円筒ころ１４同士の周方向の間隔を一定に保つ。
【００２４】
図２に示すように、鉄道車両用転がり軸受装置１０において、外部荷重Ｆをかけて、円筒ころ１４と内輪１１との面圧分布を調べたところ、接触面圧Ｐが、ほぼ均等になっていることがわかった。これは、突出した鍔部２３を有する鍔部材１２が内輪１１に組付けられることにより、回転軸４１の段部４４が、円筒ころ１４の端面２８よりも外側に配されたためであり、それにより、円筒ころ１４の端面２８と内輪軌道面１７とに生ずる接触長さの全長に亘ってバックアップがなされたことで、接触面圧の増加が避けられたためである。
【００２５】
鉄道車両用転がり軸受装置１によれば、内輪１１の内嵌部内に回転軸４１の段部４４が配されるとともに、円筒ころ１４の端面２８より外側に回転軸４１の段部４４が配される。
【００２６】
従って、回転軸４１の疲れ強さに有害なフレッチングの防止が図られることとなり、回転軸４１の疲れ強さを損なうことがない。また、円筒ころ１４の端面２８と内輪１１の内輪軌道面１７とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされるため、接触面圧の増加が避けられ、それによって、軸受寿命が縮められたり、早期剥離等が発生したりすることがなく、信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
また、鉄道車両用転がり軸受装置１では、アキシアル荷重を負荷するため、円筒ころ１４の端面２８に当接する鍔部材１２を有し且つ、鍔部材１２が内輪１１の軸方向に分割されて配された鍔付円筒ころ軸受１０を用いている。よって、円筒ころ１４の端面２８に当接する鍔部材１２の内側端面２４と、内輪１１の背面側端面２１との間に、回転軸４１の段部４４が配されているので、回転軸４１の疲れ強さを損なうことがなく、円筒ころ１４の端面２８と内輪１１の内輪軌道面１７とに生ずる接触長さの全長に亘りバックアップがなされることとなり、接触面圧の増加が避けられる。更に、鍔付円筒ころ軸受１０の鍔部材１２が内輪１１に軸方向に分割されているので、鍔部材１２の取り扱いが容易である。
【００２８】
尚、上述した鉄道車両用転がり軸受装置１の第1比較例として図３に示される鉄道車両用転がり軸受装置５０では、つば輪５２が装着された内輪５３、外輪５４、円筒ころ５５、保持器５６、を有するつば輪付円筒ころ軸受５１が用いられており、回転軸７０に有する段部７１が、内輪５３のつば輪５２側端面５３ａと円筒ころ５５の端面５５ａに対応して配されている。この鉄道車両用転がり軸受装置５０では、回転軸７０の段部７１と円筒ころ５５の端面５５ａとが距離Ｌａだけ離れていて、回転軸７０の段部７１が、円筒ころ５５の端面５５ａよりも内側に入り込んでいるため、円筒ころ５５と内輪５３との面圧分布を調べた結果、つば輪５２側の接触面圧が大きくなっていることがわかった。
【００２９】
また、上述した鉄道車両用転がり軸受装置１の第２比較例として図４に示される鉄道車両用転がり軸受装置６０では、つば輪６２が装着された内輪６３、外輪６４、円筒ころ６５、保持器６６、を有するつば輪付円筒ころ軸受６１が用いられており、回転軸７０に有する段部７１が、つば輪６２の外端面６２ｂに対応して配されている。この鉄道車両用転がり軸受装置６０では、回転軸７０の段部７１と円筒ころ６５の端面６５ａとが距離Ｌｂだけ離れていて、回転軸７０の段部７１が、内輪６３における圧入部の外側に配されているため、円筒ころ６５と内輪６３との面圧分布を調べた結果、回転軸７０にフレッチングｆが発生し、回転軸７０の疲れ強さの低下をまねくことが懸念される。
【００３０】
これら第1比較例および第２比較例から、上述した鉄道車両用転がり軸受装置１が優れた作用ならびに効果を奏することが理解される。
【００３１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００３２】
例えば、本発明に係る鉄道車両用転がり軸受装置に用いられる軸受としては、鍔付円筒ころ軸受に限らず、円すいころ軸受、各種ころ軸受、等、本発明に係る鉄道車両用転がり軸受装置に適用できる転がり軸受であれば、どんな転がり軸受であってもよい。
【００３３】
また、保持器は、前述したもみ抜き保持器に限らず、例えば、打ち抜き保持器、等といった種々の保持器を転がり軸受に応じて用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態である鉄道車両用転がり軸受装置を示す要部断面図である。
【図２】図１に示した鉄道車両用転がり軸受装置における面圧分布を示す要部断面図である。
【図３】鉄道車両用転がり軸受装置の第１比較例の要部断面図である。
【図４】鉄道車両用転がり軸受装置の第２比較例の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    鉄道車両用転がり軸受装置
１０  鍔付円筒ころ軸受（軸受）
１１  内輪
１２  鍔部材
１３  外輪
１４  円筒ころ（転動体）
２１  背面側  端面（内輪端面）
２８  端面（転動体端面）
４１  回転軸
４４  段部
【図１】
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【図２】
2005061472.tif 000004
【図３】
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【図４】
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